(57)【要約】【課題】この発明は、排気効率を高めることができ真空ムラに起因した画像不良を防止できる画像表示装置を提供することを課題とする。【解決手段】複数本のスペーサ１４の一端１４ａと側壁１３との間の第１領域Ｓ1、およびスペーサ１４の他端１４ｂと側壁１３との間の第２領域Ｓ2に複数の排気孔３０ａ〜３０ｆを交互にジグザグに配置した。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の蛍光体層を有する前面基板と、上記複数の蛍光体層に対応した複数の電子放出素子を有する背面基板と、上記前面基板および背面基板の周縁部同士を封着した枠状の側壁と、上記前面基板、背面基板、および側壁で囲まれた空間内で上記側壁に非接触で且つ上記前面基板および背面基板の内面に立位で当接して互いに平行に延設された、上記前面基板および背面基板にかかる大気圧加重を支えるための複数本の帯状のスペーサと、を有し、
上記空間を真空引きするため基板を貫通した複数個の排気孔が、上記複数本のスペーサの長手方向端部と上記側壁との間で該スペーサに沿って互いに対向しない位置にずらして設けられていることを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
上記複数個の排気孔は、上記複数本のスペーサの一端と上記側壁との間の第１領域と、上記複数本のスペーサの他端と上記側壁との間の第２領域と、で交互にずらしてジグザグに配置されていることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
上記排気孔は２個であり、
上記第１領域を規定する上記側壁の内面の該第１領域に沿った長さを１とした場合、1つ目の排気孔の中心が上記第１領域の一端から０．２乃至０．３の位置にあり、２つ目の排気孔の中心が上記第１領域の一端に対向する上記第２領域の一端から０．７乃至０．８の位置にあることを特徴とする請求項２に記載の画像表示装置。
【請求項４】
上記排気孔は４個であり、
上記第１領域を規定する上記側壁の内面の該第１領域に沿った長さを１とした場合、1つ目の排気孔の中心が上記第１領域の一端から０．１５乃至０．２の位置にあり、２つ目の排気孔の中心が上記第１領域の一端に対向する上記第２領域の一端から０．３５乃至０．４の位置にあり、３つ目の排気孔の中心が上記第１領域の一端から０．５５乃至０．６０の位置にあり、４つ目の排気孔の中心が上記第２領域の一端から０．８乃至０．８５の位置にあることを特徴とする請求項２に記載の画像表示装置。
【請求項５】
上記排気孔は６個であり、
上記第１領域を規定する上記側壁の内面の該第１領域に沿った長さを１とした場合、1つ目の排気孔が上記第１領域の一端にあり、２つ目の排気孔の中心が上記第１領域の一端に対向する上記第２領域の一端から０．１７５乃至０．２２５の位置にあり、３つ目の排気孔の中心が上記第１領域の一端から０．３７５乃至０．４２５の位置にあり、４つ目の排気孔の中心が上記第２領域の一端から０．５７５乃至０．６２５の位置にあり、５つ目の排気孔の中心が上記第１領域の一端から０．７７５乃至０．８２５の位置にあり、６つ目の排気孔が上記第２領域の他端にあることを特徴とする請求項２に記載の画像表示装置。
【請求項６】
上記排気孔はｎ個であり、
上記第１領域を規定する上記側壁の内面の該第１領域に沿った長さを１とした場合、1つ目の排気孔が上記第１領域の一端にあり、２つ目の排気孔の中心が上記第１領域の一端に対向する上記第２領域の一端から１／（ｎ−１）の位置にあり、３つ目の排気孔の中心が上記第１領域の一端から２／（ｎー１）の位置にあり、・・・（ｎ−１）個目の排気孔の中心が上記第１領域の一端から（ｎ−２）／（ｎ−１）の位置にあり、ｎ個目の排気孔が上記第２領域の他端にあることを特徴とする請求項２に記載の画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、偏平な平面パネル構造の真空外囲器を有し、背面基板に設けた電子放出素子から電子を放出させて前面基板に設けた蛍光体層を励起発光させることによりカラー画像を表示する画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、陰極線管（以下、ＣＲＴと称する）に代わる次世代の軽量、薄型の画像表示装置として様々な平面型の画像表示装置が注目されている。例えば、放電現象による蛍光体の発光を利用したプラズマディスプレイ（ＰＤＰ）や、主として電界による電子放出を利用したフィールド・エミッション・ディスプレイ（以下、ＦＥＤと称する）が知られている。
【０００３】
これらの画像表示装置は、基本構成として、所定の間隔をおいて対向配置された前面基板および背面基板を備え、これらの基板は周辺部を互いに接合することにより外囲器を構成している。特に、ＦＥＤは、前面基板と背面基板との間の空間、すなわち外囲器内部を高い真空度にすることで良好な画像表示を可能としている。またＰＤＰでは、外囲器の内部を満たした不活性ガスを高純度に保つことが重要な技術となっている。
【０００４】
外囲器内を高真空にするため、真空中で基板の周辺部を封着する方法も提案されているがこのような方法では高真空に維持された真空チャンバが必要となりプロセスへの負荷が大きい。このため、封着後に外囲器に排気管をつなげて内部を排気する方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
しかし、ＦＥＤやＰＤＰのような薄型の外囲器では、このような排気管を用いた排気方法を採用すると、外囲器内部に大きな圧力差が生じ、十分に排気できなくなる恐れがある。特に、外囲器が大型化するにつれてこの傾向は強くなり、画像表示装置としての特性が劣化する。
【特許文献１】特開２００３−３６７９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この発明の目的は、排気効率を高めることができ真空ムラに起因した画像不良を防止できる画像表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、この発明の画像表示装置は、複数の蛍光体層を有する前面基板と、上記複数の蛍光体層に対応した複数の電子放出素子を有する背面基板と、上記前面基板および背面基板の周縁部同士を封着した枠状の側壁と、上記前面基板、背面基板、および側壁で囲まれた空間内で上記側壁に非接触で且つ上記前面基板および背面基板の内面に立位で当接して互いに平行に延設された、上記前面基板および背面基板にかかる大気圧加重を支えるための複数本の帯状のスペーサと、を有し、上記空間を真空引きするため基板を貫通した複数個の排気孔が、上記複数本のスペーサの長手方向端部と上記側壁との間で該スペーサに沿って互いに対向しない位置にずらして設けられていることを特徴とする。
【０００８】
上記発明によると、スペーサ両端と側壁との間の２つの領域でスペーサに沿って互いに対向しない位置にずらして複数の排気孔を設けたため、同じスペーサラインの両端に排気孔が無く、排気効率を高めることができ、外囲器内部の真空ムラを防止できる。
【発明の効果】
【０００９】
この発明の画像表示装置は、上記のような構成および作用を有しているので、排気効率を高めることができ真空ムラに起因した画像不良を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態に係る画像表示装置について、表面伝導型の電子放出素子を備えたＦＥＤを例にとって説明する。
【００１１】
図１および図２に示すように、このＦＥＤは、絶縁基板としてそれぞれ矩形状のガラス板からなる前面基板１１、および背面基板１２を備え、これらの基板は１〜２ｍｍの隙間を置いて対向配置されている。そして、前面基板１１および背面基板１２は、矩形枠状の側壁１３を介して周縁部同士が接合され、内部が真空状態に維持された扁平な矩形状の真空外囲器１０を構成している。
【００１２】
真空外囲器１０の内部には、前面基板１１および背面基板１２に加わる大気圧荷重を支えるため、複数のスペーサ１４が設けられている。各スペーサ１４は、細長い帯状に形成され、前面基板１１、背面基板１２、および側壁１３により囲まれた空間内で側壁１３に非接触で且つ各基板１１、１２の内面に立位で当接して互いに平行に同じ方向に延設されている。
【００１３】
前面基板１１の内面上には、画像表示面として、赤、緑、青の蛍光体層１６とマトリクス状の遮光層１７とを有した蛍光体スクリーン１５が形成されている。これらの蛍光体層１６はストライプ状あるいはドット状に形成してもよい。この蛍光体スクリーン１５上には、アルミニウム膜等からなるメタルバック２０が形成されている。
【００１４】
背面基板１２の内面上には、蛍光体スクリーン１５の蛍光体層１６を励起する電子源として、それぞれ電子ビームを放出する多数の表面伝導型の電子放出素子１８が設けられている。これらの電子放出素子１８は、画素毎に対応して複数列および複数行に配列されている。各電子放出素子１８は、図示しない電子放出部、この電子放出部に電圧を印加する一対の素子電極等で構成されている。また、背面基板１２の内面には、電子放出素子１８に電位を供給する多数本の配線２１がマトリック状に設けられ、その端部は真空外囲器１０の外部に引出されている。
【００１５】
このようなＦＥＤでは、画像を表示する場合、蛍光体スクリーン１５およびメタルバック２０にアノード電圧を印加して、電子放出素子１８から放出された電子ビームをアノード電圧により加速して蛍光体スクリーン１５へ衝突させる。これにより、蛍光体スクリーン１５の蛍光体層１６が励起されて発光し、カラー画像を表示する。
【００１６】
次に、上記のように構成されたＦＥＤの真空外囲器１０の内部を排気する方法について説明する。  
比較的大型のＦＥＤを製造しようとした場合、真空外囲器内部で気圧が不均一になる排気ムラが生じ易く、良好な表示特性を得るためには、適切な排気方法を選択することが重要になる。真空中で各基板１１、１２と側壁１３を封着する方法を採用した場合、封着後の排気を必要とせず良好な表示特性を得ることができるが、大型の真空チャンバを用意する必要がありコストが高くなる。このため、本実施の形態では、高価な真空チャンバを用いずに大気中で基板１１、１２と側壁１３を封着し、その後、外囲器内部を真空排気する方法を採用した。
【００１７】
しかし、パネル封着後に外囲器１０の内部を排気する場合、図示しない排気管をつなぐ排気孔を適切な位置に配置しないと排気効率が悪くなり排気時間が長くなってしまう。例えば、側壁１３で囲まれた空間のコーナー部に１つだけ排気孔を配置した場合、排気孔の近くは効率良く排気できるものの対角に向けて排気孔から離れるにしたがって排気効率が低下し、外囲器内部に真空ムラを生じてしまう。
【００１８】
このため、本実施の形態では、図３に示すように、背面基板１２を貫通した６つの排気孔３０ａ〜３０ｆ（以下、総称して排気孔３０とする場合もある）を図示の位置に形成し、排気効率を高めるようにした。この結果、上述したようにコーナー部に１つだけ排気孔を設けた場合と比較して、排気に必要な時間が１／３程度になった。なお、排気効率を最大にするためには、ただ単に６つの排気孔を設ければ良いわけではなく、それぞれ適切な位置（図示の位置）に各排気孔を設ける必要がある。
【００１９】
排気孔３０ａ〜３０ｆは、画像を表示可能な有効面内に配置することは出来ない。そのため、側壁１３によって囲まれた空間内で側壁１３の内面に近接した周縁部に配置することになる。しかし、スペーサ１４と平行に延びた側壁１３の長辺に近接して排気孔３０を設けると、パネル中央部における排気効率が低下して排気時間が長くなってしまう。このため、スペーサ１４の長手方向に沿った端部と側壁１３の短辺との間に排気孔３０を配置することが有効である。
【００２０】
以下、図３に図示した６つの排気孔３０ａ〜３０ｆの位置について、すなわち排気効率を最も高くできる排気孔３０の位置について、図４の座標系を参照しつつ説明する。なお、図４では、図３に図示した各構成要素を破線で示し、ｘｙ座標軸を実線で示した。
【００２１】
１つ目の排気孔３０ａは、各スペーサ１４の図中右端１４ａ（一端）と側壁１３との間の縦に細長い第１領域Ｓ1の上端（一端）、すなわち側壁１３で囲まれた矩形の空間の図中右上角部に配置されている。２つ目の排気孔３０ｂは、スペーサ１４に沿って他の排気孔と互いに対向しない位置にずらして、各スペーサ１４の図中左端１４ｂ（他端）と側壁１３との間の第２領域Ｓ2に形成されている。より具体的には、図４に示すように側壁１３で囲まれた矩形の空間の短辺の長さを１とした場合、２つ目の排気孔３０ｂは、第２領域Ｓ2が第１領域Ｓ1の上述した一端に対向した上端（一端）、すなわち側壁１３で囲まれた空間の図中左上角部から約１／５の位置にその中心が位置するように形成されている。
【００２２】
３つ目の排気孔３０ｃも同様に、他の排気孔に対して第１領域Ｓ1および第２領域Ｓ2を交互にジグザグに配置されている。具体的には、３つ目の排気孔３０ｃは、第１領域Ｓ1の長さを１とした場合、その上端から約２／５の位置に孔の中心が位置するように配置されている。以下同様に、４つ目の排気孔３０ｄは第２領域Ｓ2の上端から約３／５の位置に配置され、５つ目の排気孔３０ｅは第１領域Ｓ1の上端から約４／５の位置に配置されている。そして、６つ目の排気孔３０ｆは、１つ目の排気孔３０ａと対角をなす位置、すなわち第２領域Ｓ2の下端（他端）角部に配置されている。
【００２３】
言い換えると、上述した６つの排気孔３０ａ〜３０ｆは、各スペーサ１４の端部に対向した第１領域Ｓ1および第２領域Ｓ2でスペーサ１４を挟んで互いに対向しない位置にジグザグに配置されており、上述した矩形の排気空間をスペーサ１４の延設方向に沿って５等分にした位置にそれぞれ位置決めされている。なお、各排気孔３０ａ〜３０ｆの図中左右方向（ｘ軸方向）に沿った位置は側壁１３の内面に近接した位置であり、排気孔３０の径によって僅かに変化する。
【００２４】
上記のように６つの排気孔３０ａ〜３０ｆを形成する場合、２つの排気孔３０ａ、３０ｆを側壁１３によって囲まれた矩形空間の対角をなす位置に配置し、残り４つの排気孔３０ｂ〜３０ｅを上記空間をスペーサ１４に沿って５等分した位置に、全ての排気孔３０ａ〜３０ｆが第１、第２領域を交互にジグザグになるように配置すれば良いが、ｎ個の排気孔３０を形成する場合には、次のように各排気孔３０を位置決めすれば良い。
【００２５】
つまり、対角をなす位置に２つの排気孔を設け、残り（ｎ−２）個の排気孔を上記空間を（ｎ−１）等分する位置にジグザグに設ければ良い。より詳細には、第１領域Ｓ1を規定する側壁１３の内面の第１領域Ｓ1に沿った長さを１とした場合、1つ目の排気孔が第１領域Ｓ1の一端に配置され、２つ目の排気孔の中心が第２領域Ｓ2の一端から１／（ｎ−１）の位置に配置され、３つ目の排気孔の中心が第１領域Ｓ1の一端から２／（ｎー１）の位置に配置され、・・・（ｎ−１）個目の排気孔の中心が第１領域Ｓ1の一端から（ｎ−２）／（ｎ−１）の位置に配置され、ｎ個目の排気孔が第２領域Ｓ2の他端に配置されるように、各排気孔を位置決めすれば良い。
【００２６】
また、本実施の形態のように６つの排気孔３０ａ〜３０ｆを形成した場合における排気効率を数値計算によって調べたところ、以下に示す各座標に各排気孔３０ａ〜３０ｆの中心を位置決めした際に排気効率が最も高くなることがわかった。なお、ここでは、側壁１３によって囲まれた矩形空間のｙ軸に沿った短辺の長さを１とた場合のｙ座標のみを示す。つまり、上述したように各排気孔３０のｘ座標は、第１、第２領域Ｓ1、Ｓ2を交互にジグザグに配置されることから、側壁１３に近接した位置として規定されるため、ここでは、ｙ座標のみを示す。
【００２７】
つまり、第１領域Ｓ1の上端に設ける１つ目の排気孔３０ａのｙ座標は（０．９乃至１．０）であり、第２領域Ｓ2に設ける２つ目の排気孔３０ｂのｙ座標は（０．７７５乃至０．８２５）であり、第１領域Ｓ1に設ける３つ目の排気孔３０ｃのｙ座標は（０．５７５乃至０．６２５）であり、第２領域Ｓ2に設ける４つ目の排気孔３０ｄのｙ座標は（０．３７５乃至０．４２５）であり、第１領域Ｓ1に設ける５つ目の排気孔３０ｅのｙ座標は（０．１７５乃至０．２２５）であり、第２領域Ｓ2の下端に設ける６つ目の排気孔３０ｆのｙ座標は（０．０乃至０．１）であった。
【００２８】
また、同様にして、４つの排気孔を第１、第２領域Ｓ1、Ｓ2に交互にジグザグに形成する場合における、排気効率を最も高くできる各排気孔の位置を数値計算によって算出したところ、そのｙ座標は次のようになった。つまり、第１領域Ｓ1に設ける１つ目の排気孔のｙ座標は（０．８乃至０．８５）であり、第２領域Ｓ2に設ける２つ目の排気孔のｙ座標は（０．５５乃至０．６０）であり、第１領域Ｓ1に設ける３つ目の排気孔のｙ座標は（０．３５乃至０．４）であり、第２領域Ｓ2に設ける４つ目の排気孔のｙ座標は（０．１５乃至０．２）であった。このことから、４つの排気孔を設ける場合、上述した矩形の排気空間の角部には排気孔を設けていないことがわかる。
【００２９】
さらに、２つの排気孔を第１および第２領域Ｓ1、Ｓ2にそれぞれ形成する場合における、排気効率を最も高くできる各排気孔の位置を数値計算によって算出したところ、そのｙ座標は次のようになった。つまり、第１領域Ｓ1に設ける１つ目の排気孔のｙ座標は（０．７乃至０．８）であり、第２領域Ｓ2に設ける２つ目の排気孔のｙ座標は（０．２乃至０．３）であった。
【００３０】
図７には、２つの排気孔３０ａ、３０ｂを上述した数値計算に基づくｙ座標に配置した場合における矩形空間内の圧力分布を示してある。これを見ると、図５または図６に示す位置に２つの排気孔を配置した場合と比較して、矩形空間内の圧力分布が均一になっているのが分かる。
【００３１】
すなわち、図５に示したように矩形空間の対角をなす２つの角部近くに２つの排気孔３０ａ、３０ｂをそれぞれ形成した場合、ここには図示しないスペーサ１４に沿って矩形空間の長辺付近だけ圧力が低くなっているが、中央付近の圧力が十分に低くなっていない。また、図６に示したように中央のスペーサの両端近くにこのスペーサを挟むように２つの排気孔３０ａ、３０ｂを対向させて形成した場合、孔に近い隣接したスペーサ間の領域をスペーサの両端方向から同時に排気するため、本願発明のように排気孔をスペーサの並び方向にずらした場合と比較して排気効率が低下する。このため、矩形空間の中心部だけが圧力が低下し矩形空間の長辺に向かうにつれて圧力が高くなる圧力分布となっている。
【００３２】
このように、スペーサ１４の端部近くに同じ数の排気孔３０ａ、３０ｂを設ける場合であっても、孔の位置によって排気効率は変化する。つまり、上述した数値計算に基づく最適な位置に排気孔３０を設けることで排気効率を最も高くできることが分かる。言い換えると、本願発明のように排気孔３０の位置を設定することで、排気孔３０の数を少なくした上で排気効率を高めることができ、排気時間を短縮でき、ＦＥＤの製造コストを低減できる。
【００３３】
以上のように、本実施の形態によれば高価な真空装置を用いることなく高い表示性能を維持可能なＦＥＤを得ることができる。
【００３４】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【００３５】
例えば、上述の実施の形態では、６つの排気孔、４つの排気孔、２つの排気孔をそれぞれ形成する場合の最適な孔の位置について説明したが、排気孔の数は２個以上であれば良く、排気孔の個数に応じてそれぞれ適切な配置条件がある。特に、６個以上のｎ個の排気孔を形成する場合、排気を必要とする側壁１３によって囲まれた矩形の空間の対角をなす２つの角部近くにそれぞれ排気孔を形成し、残り（ｎ−２）個の排気孔を上述した第１領域Ｓ1と第２領域Ｓ2に交互にジグザグに配置すれば最も排気効率が高くなる。言い換えると、矩形空間をスペーサ１４に沿って（ｎ−１）等分にした位置にそれぞれ排気孔を形成することで排気効率を最も高くできる。
【００３６】
また、上述した実施の形態では、画像表示装置の一例としてＦＥＤについて説明したが、これに限らず、ＰＤＰ等の他の画像表示装置に本発明を適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】この発明の実施の形態に係る画像表示装置の一例を示す外観斜視図。
【図２】図１の画像表示装置を線II−IIに沿って切断した断面を部分的に拡大して示す部分拡大断面図。
【図３】図１の画像表示装置の背面基板に設けた排気孔について説明するための概略平面図。
【図４】図３の排気孔の位置を説明するための座標系を示す図。
【図５】側壁により囲まれた空間の対角に２つの排気孔を設けた場合における外囲器内部の圧力分布を示す図。
【図６】図５の空間の短辺中央に互いに対向する２つの排気孔を設けた場合における外囲器内部の圧力分布を示す図。
【図７】図５の空間の適切な位置に２つの排気孔を設けた場合における外囲器内部の圧力分布を示す図。
【符号の説明】
【００３８】
１０…真空外囲器、１１…前面基板、１２…背面基板、１３…側壁、１４…スペーサ、１５…蛍光体スクリーン、１８…電子放出素子、２０…メタルバック、３０ａ〜３０ｆ…排気孔、Ｓ1…第１領域、Ｓ2…第２領域。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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